EP1285188B1 - Ventil mit elastischen dichtelementen - Google Patents

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EP1285188B1
EP1285188B1 EP01915021A EP01915021A EP1285188B1 EP 1285188 B1 EP1285188 B1 EP 1285188B1 EP 01915021 A EP01915021 A EP 01915021A EP 01915021 A EP01915021 A EP 01915021A EP 1285188 B1 EP1285188 B1 EP 1285188B1
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EP
European Patent Office
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valve
valve member
seat
valve seat
lifting rod
Prior art date
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EP01915021A
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English (en)
French (fr)
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EP1285188A1 (de
Inventor
Juergen Hess
Georg Reeb
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/0603—Multiple-way valves
    • F16K31/0624—Lift valves
    • F16K31/0634—Lift valves with fixed seats positioned between movable valve members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K11/00—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
    • F16K11/02—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit
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    • F16K11/048—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only lift valves with valve seats positioned between movable valve members
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    • Y10T137/6007—Assembling or disassembling multi way valve
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    • Y10T137/86718—Dividing into parallel flow paths with recombining
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    • Y10T137/8593—Systems
    • Y10T137/86493—Multi-way valve unit
    • Y10T137/86879—Reciprocating valve unit
    • Y10T137/86895—Plural disk or plug

Definitions

  • the invention is based on a valve according to the preamble of the independent claim.
  • valves are known for example from DE 197 53 575 A1.
  • the valve described in DE 197 53 575 A1 is a magnetic bypass valve for a fluid-controlled heating or cooling system.
  • Two valve members mounted on a lift rod of the valve control the flow between an inlet channel and two outlet channels, one of these outlet channels acting as a bypass channel in the heating or cooling circuit.
  • a disadvantage of the valve described in DE 197 53 575 A1 and all comparable valves is - due to the design - the rather complicated assembly of the individual components of the valve. First, the sealing rings, which form the valve seats of the valve chamber and a spacer sleeve, which limits the actual valve chamber of the valve to be pushed onto the lifting rod of the valve.
  • bypass valve member mounted on the lifting rod and secured with a lock washer on the lifting rod.
  • the pre-assembled unit consisting of the lifting rod, bypass valve member, valve seats and spacer is pushed into the valve body and the individual components are set in position.
  • a further spacer sleeve for fixing the valve chamber must be introduced into the valve housing and only then can the second valve member to control the Nutzausgangs be mounted on the lifting rod.
  • the assembly described is cumbersome, consuming and therefore expensive.
  • the attachment of the valve members to the lifting rod is expensive to secure by a groove in the lifting rod and an additional locking washer.
  • valve according to the invention with the features of the main claim has the advantage that a faster and improved assembly in the manufacture of valves is possible.
  • the assembly sequence is almost independent of the time of installation of the lifting rod in the valve housing, since the lifting rod can be introduced later with the fixed valve members even in the valve chamber.
  • An elastic extensibility of the sealing elements, that is of valve seat and / or valve member ensures that the valve member with some effort from the outside through the corresponding valve seat is carried out and the sealing elements in valve operation then have assumed their original shape, so that the valve chamber in the desired Type is securely sealed.
  • the necessary force to push the valve member through a valve seat can be applied from the outside, but it is also conceivable that this force by optionally amplified controlled actuators, which cooperate with the valve members, is applied.
  • valve members and valve seats make it easier to push the lifting rod through the valve chamber.
  • a bevel on the side of the valve member facing away from the associated valve seat which runs relative to the axis of the lifting rod and a corresponding slope of equal inclination on the side of the associated valve seat facing away from the valve member, the valve member is more easily passed through the valve seat can be passed.
  • valve member or the associated valve seat recesses configured can record material of the valve seat or the valve member during the passage of the valve member through the valve seat and thus lead to the valve member is easier to pass through the valve seat.
  • the sealing elements have again assumed their original shape, so that the valve chamber is securely sealed in the desired manner.
  • valve seat sliding friction it can be achieved by a chemical treatment of the sealing surfaces of the valve member and valve seat with a lubricant that a occurring during the implementation of the valve member by the valve seat sliding friction is minimized.
  • valve according to the invention allows in particular a pre-assembly of valves of valves of the type described in DE 197 53 575 Al:
  • the sealing rings, which form the valve seats and the spacer sleeve, which builds up the actual valve chamber, can be installed in the valve housing before the lifting rod ,
  • valve members On the lifting rod itself only the valve members are attached.
  • the valve members are pressed as ever at the desired location on the lifting rod, for example, and optionally caulked for securing additionally with material of the lifting rod.
  • the caulking provides a simple and reliable assurance of the valve members on the lifting rod.
  • the so mounted outside the valve housing lifting rod with the valve members mounted on it can then be used due to the elasticity of the valve seat or the valve member through the valve chamber into the preassembled valve housing.
  • the lifting rod of the valve according to the invention can be produced, for example, from a plastic. On the one hand, this leads to a reduction in material costs and, on the other hand, has the advantage that the valve members can be welded directly into the lifting rod, which in turn means a considerable simplification in the assembly of the valves.
  • the valve according to the invention thus enables a changed, faster assembly and thus has an improved quality and reduced costs in the production of the valves result.
  • the valve 10 according to the invention shown in cross section in FIGS. 1 and 2 has a valve housing 12, which has a valve chamber 14, into which an inlet channel 16, a first outlet channel 18 and a second outlet channel 20 lead.
  • the valve chamber 14 is inserted into the valve housing 12 and is formed by a, the first outlet 18 facing valve seat 22, - in Figure 1 or 2 below - a second outlet channel 20 facing the valve seat 24th - In Figure 1 or 2 above - and arranged between these two sealing elements spacer sleeve 26 which limits the actual volume of the valve chamber 14.
  • the valve chamber 14 of the valve 10 can thus be replaced and the valve 10 so that it can be adapted to special applications easier.
  • valve seats 22 and 24 of the valve chamber 14 are made in this embodiment of an elastically extensible material, for example of so-called NBR (acrylonitrile butadiene rubber) and each have a valve opening 60 and 62.
  • the valve chamber 14 is replaced by a further spacer sleeve 28 in the valve housing 12th fixed.
  • the spacer sleeve 28 is supported on the one hand on the upper valve seat 24 of the valve chamber 14 and on the other on a support wall 30 which is fixed to the valve housing 12.
  • Between the support wall 30 and the spacer sleeve 28 is a seal 32 which is inserted into the valve housing 12.
  • the outlet channel 20, which opens into the spacer sleeve 28, is connected via a valve member 38 and the associated valve seat 24 with the valve chamber 14.
  • valve chamber 14 Through the valve chamber 14 performs a lifting rod 34, the valve member 38 and at its, the first outlet port 18 end facing a second valve member 36 - in the figure 1 or 2, the lower valve member - carries.
  • the valve member 36 cooperates with the valve seat 22 of the valve chamber 14 and controls the first outlet channel 18. This is closed, for example - as shown in Figure 2 - when a sealing surface 94 of the valve member 36 abuts against a sealing surface 96 of the valve seat 22.
  • the valve members 36 and 38 are made in the embodiment of the valve 10 according to the invention described herein made of plastic or of another rigid material such as brass. The use of brass for the valve members 36 and 38 brings, inter alia, an increased mechanical stability of the valve members with it. Between the two valve seats 22 and 24, the inlet channel 16 opens into the valve chamber 14th
  • FIG. 5 shows in a section of Figure 2, the valve member 36 of the valve 10 in an intermediate position during assembly.
  • the lifting rod 34 is pushed with the previously mounted on her valve members 36 and 38 by, inserted into the valve housing 12 valve chamber 14.
  • the elastic material of the valve seats 22 and 24 is stretched by the rigid valve member 36 and pressed apart.
  • a gap-shaped expansion region 83 between the valve housing 12 and the valve seats 22 and 24 is closed in this embodiment during the pushing of the valve member 36 through the valve seats 22 and 24.
  • the valve member 36 can be pushed through. After pushing the valve member 36 through the valve seats 22 and 24, these take on their original shape due to their elasticity.
  • valve members 36 and 38 together with the associated valve seats 22 and 24 can then seal the valve chamber 14 in the desired manner in the operation of the valve 10, for example, the sealing surface 96 of the valve seat 22 comes to rest on the sealing surface 94 of the valve member 36 and the first Outlet channel 18 closes.
  • the valve member 36 is caulked in the embodiment of the valve according to the invention against the lifting rod 34 by material 54 of the lifting rod 34 is pressed against the valve member 36.
  • the valve member 36 has - as can be seen in the enlarged section in Figure 2 - on the, the valve seat 22nd A side facing away from its circumference, a slope 56, which corresponds to a bevel 58 on the side facing away from the valve member 36 of the valve seat 22 and to a bevel 59 on the valve member 36 side facing away from the valve seat 24.
  • the ramps 56, 58 and 59 have approximately the same slope and allow the lift rod 34 with the attached valve members 36 and 38 to be easier to guide through the valve chamber 14 during assembly.
  • the elastic material of the valve seats 22 and 24 is stretched and pushed apart so that the valve member 36 can be pushed by the expanded valve ports 60 and 62.
  • the surface 84 of the valve member 36 and the surface 86 of the valve seat 22 is provided with a lubricant.
  • valve opening 62 of the valve seat 24 is dimensioned so large that the valve member 36 can be passed through this opening without applying force.
  • such a configuration can not always be realized, so that in other embodiments of the valve 10 according to the invention the valve member 36 is pressed by the valve seat 24 with effort.
  • the upper end of the lifting rod 34 is led out through the seal 32, which rests against the lifting rod 34 and the support wall 30 through out of the valve housing 12 and opens into a coil housing 40th
  • an electromagnetic coil 42 with windings 43 on a bobbin 44 and a magnetic core 46.
  • the guided in the coil housing end of the lifting rod 34 carries an armature 48 which is fixedly connected to the lifting rod 34 and movable together with this in the axial direction in an armature guide 50 in the interior of the coil 42.
  • valve springs 52 are mounted, which act against the magnetic core 46 of the coil 42.
  • the armature 48 and the lifting rod 34 fixed therein are surrounded by the windings 43 of the coil 42.
  • the electromagnetic coil 42 forms in this embodiment of the valve according to the invention in conjunction with an electrical current flowing through the windings 43 of the coil 42 and the anchor attached to the lifting rod 34 an actuator 53 which moves the lifting rod 34 of the valve 10.
  • the armature 48 in the armature guide 50, and thus the lifting rod 34 secured to the armature, with the valve members 36 and 38 assumes different switching positions in the valve 10.
  • the armature end of the lifting rod 34 and, surrounding this end coil 42 are secured by the coil housing 40 to the outside.
  • the bobbin case 40 is fixed to the valve housing 12 via the support wall 30.
  • FIG. 3 shows an alternative embodiment of the valve according to the invention in cross section.
  • the substantially functionally identical valve 110 is likewise a solenoid valve with an inlet channel 116, a first outlet channel 118 and a second outlet channel 120, which are connected via a valve chamber 114 in the valve housing 112.
  • a solenoid valve with an inlet channel 116, a first outlet channel 118 and a second outlet channel 120, which are connected via a valve chamber 114 in the valve housing 112.
  • the walls 188 of the valve chamber 114 including the Valve seats 122 and 124 integrally made of a rigid material - here plastic.
  • An in this embodiment also made of plastic lift rod 134 has outside the valve chamber 114 in the region of the outlet channel 120 a plate-shaped widening 168, which carries an elastic sealing ring 170.
  • the sealing ring 170 is clamped between the plate-shaped widening 168 of the lifting rod 134 and a spacer 172, which is also attached to the lifting rod 134.
  • the plate-shaped widening 168, the sealing ring 170 and the spacer 172 form the valve member 138 of the second outlet channel 120 in this embodiment of the valve 110 according to the invention.
  • the first outlet channel 118 facing the end of the lifting rod 134 carries a sealing member 174, which may be made of an elastic material, in this embodiment, it is so-called FKM (fluorocarbon rubber). But also the use of a rigid plastic material is possible.
  • the sealing member 174 is connected via a head piece 176 resiliently connected to the lifting rod 134.
  • the sealing member 174 at one end - in Figure 4 the lower end - fixed to the head piece 176 of the lifting rod 134, but not with the lifting rod 134 itself.
  • the embracing around the lifting rod sealing member 174 is movable in the radial direction to the lifting rod 134 and is secured in this direction by a collar 178 extending around the lift rod 134.
  • the sealing member 174, the circumferential collar 178 and the head 176 form the valve member 136 in this embodiment.
  • the valve member 136 has on its side facing away from the valve chamber 114 side also has a slope 156 relative to Axis of the lifting rod 134, which corresponds to a slope 158 of the valve seat 122 on the side facing away from the valve member 136 and to a slope 159 on the valve chamber 114 facing away from the valve seat 124 side.
  • the slopes 156, 158 and 159 have approximately the same slope.
  • the valve seat 122 is formed in this embodiment by a narrowing of the diameter of the valve chamber 114 at the, the first outlet channel 118 facing side of the valve chamber 114th
  • the lifting rod 134 When mounting the valve 110, the lifting rod 134 is pushed with the assembled valve members 136 and 138 through the rigid valve seats 122 and 124 of the valve chamber 114.
  • the shape of the sealing member 174 is designed so that it can be resiliently compressed until it rests against the lifting rod 134 and so has reduced its radial extent.
  • a lubricant on the corresponding slopes 156, 158 and 159 also facilitates the pushing of the valve member 136 through the rigid in the embodiment valve seats 122 and 124.
  • the sealing member 174 spreads again from the lifting rod 134 and seals together with the valve seat 122 from the outlet side opening 162 of the valve chamber 114 from.
  • the necessary elasticity of the sealing elements is thus determined essentially by the elastic shape of the valve member 136.
  • valve 110 A further variant of the valve 110 according to the invention is shown in detail in FIG. Shown is a portion of the valve housing 112 with the valve chamber 114 and the Valve seat 122.
  • the valve seat 122 in turn has a bevel 158 relative to the axis of the lifting rod on its, a valve member 236 opposite side corresponding to a slope 255 on the valve member 236 on the, the valve seat 122 side facing away.
  • the lifting rod 134 carries in this embodiment, a sealing member 74 and at its, the sealing member 74 facing the end of a head piece 76.
  • the sealing member 74 is at one end - the lower end in the figure 4 - attached to the lifting rod 134 and the head piece 76 such in that the sealing member 74 can be resiliently compressed and conforms to the lifting rod 134 guided by a collar 78 extending on the lifting rod 134.
  • the sealing member 74, the circumferential collar 78 and the head piece 76 form the valve member 236 in this embodiment.
  • the lifting rod 134 in turn with the already pre-assembled valve members 236 and 138 - the latter can not be seen in Figure 4 - pushed through the valve seats 122 and 124 of the valve chamber 114.
  • the shape and the material of the sealing member 74 are selected so that the sealing member 74 is elastically compressed during the pushing of the valve member 236 by the rigid in this embodiment valve seats 122 and 124 and additionally applies resiliently to the lifting rod 134.
  • the sealing member 74 guided by the corresponding bevels 256, 158 and 159 in the recess 82 between the head piece 76 and the circumferential collar 78 of the valve member 236 is pressed.
  • a lubricant on the corresponding slopes 256, 158 and 159 also facilitates the pushing of the valve member 236 through the rigid valve seats 122 and 124. After pushing the sealing member 74 in the valve member 236 assumes its original shape and position again and can its sealing surface 294 are pulled against the sealing surface 296 of the valve seat 122. In this embodiment of the valve 110 according to the invention, therefore, the necessary elasticity of the sealing elements is determined both by the shape and by the material of the valve member 236.
  • the invention is not limited to the described embodiments of an electromagnetic valve with two valve members.
  • valve which has only one outlet channel and thus also carries only one valve member on the lifting rod.
  • valve according to the invention is not bound to the use of an electromagnetic actuator.
  • the valve housing in turn requires no special valve chamber. Rather, this can also be formed by the valve housing itself.

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Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Ventil nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs.
  • Derartige Ventile sind beispielsweise aus der DE 197 53 575 A1 bekannt. Bei dem in der DE 197 53 575 A1 beschriebenen Ventil handelt es sich um ein magnetisches Bypass-Ventil für eine flüssigkeitsgeregelte Heiz- bzw. Kühlanlage. Zwei auf einer Hubstange des Ventils befestigte Ventilglieder regeln den Durchfluss zwischen einem Einlasskanal und zwei Auslasskanälen, wobei einer dieser Auslasskanäle die Funktion eines Bypass-Kanals im Heiz- bzw. Kühlkreislauf übernimmt. Ein Nachteil des in der DE 197 53 575 Al beschriebenen Ventils und aller vergleichbaren Ventilen ist - konstruktionsbedingt - die recht aufwendige Montage der einzelnen Komponenten des Ventils. Dabei müssen zuerst die Dichtringe, die die Ventilsitze der Ventilkammer bilden und eine Distanzhülse, die die eigentliche Ventilkammer des Ventils begrenzt auf die Hubstange des Ventils aufgeschoben werden. Daran anschließend kann ein erstes, das Bypass-Ventilglied auf die Hubstange montiert und mit einer Sicherungsscheibe an der Hubstange abgesichert werden. Diese vormontierte Einheit aus Hubstange, Bypass-Ventilglied, Ventilsitzen und Distanzstück wird in das Ventilgehäuse geschoben, und die einzelnen Komponenten werden an ihre Position gesetzt. Danach muß eine weitere Distanzhülse zur Fixierung der Ventilkammer ins Ventilgehäuse eingebracht werden und erst dann kann das zweite Ventilglied zur Kontrolle des Nutzausgangs auf der Hubstange befestigt werden.
  • Die beschriebene Montage ist umständlich, aufwendig und damit teuer. Darüber hinaus ist die Befestigung der Ventilglieder an der Hubstange aufwendig durch eine Nut in der Hubstange und eine zusätzliche Sicherungsscheibe abzusichern.
    • Vorteile der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Ventil mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, dass eine schnellere und verbesserte Montage bei der Fertigung von Ventilen möglich ist. Die Montagereihenfolge wird nahezu unabhängig vom Zeitpunkt der Montage der Hubstange in das Ventilgehäuse, da die Hubstange mit den fest montierten Ventilgliedern auch noch nachträglich in die Ventilkammer eingebracht werden kann. Eine elastische Dehnbarkeit der Dichtelemente, das heißt von Ventilsitz und / oder Ventilglied sorgt dafür, dass das Ventilglied mit etwas Kraftaufwand von aussen durch den entsprechenden Ventilsitz durchführbar ist und die Dichtelemente im Ventilbetrieb dann wieder ihre Ursprungsform angenommen haben, so dass die Ventilkammer in der gewünschten Art sicher abgedichtet ist. Der notwendige Kraftaufwand zum Durchdrücken des Ventilgliedes durch einen Ventilsitz kann von aussen aufgebracht werden, es ist jedoch auch denkbar, dass dieser Kraftaufwand durch gegebenenfalls verstärkt angesteuerte Aktuatoren, die mit den Ventilgliedern zusammenwirken, aufgebracht wird.
  • Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in Anspruch 1 angegebenen Ventils möglich.
  • Entsprechend geformte Ventilglieder und Ventilsitze ermöglichen ein leichteres Durchdrücken der Hubstange durch die Ventilkammer. So wird durch die Ausbildung einer Schräge an der, dem zugehörigen Ventilsitz abgewandten Seite des Ventilgliedes, die relativ zur Achse der Hubstange verläuft sowie einer korrespondierenden Schräge gleicher Neigung auf der, dem Ventilglied abgewandten Seite des zugehörigen Ventilsitzes erreicht, dass das Ventilglied leichter durch den Ventilsitz hindurchführbar ist.
  • In der Hubstange, dem Ventilglied bzw. dem zugehörigen Ventilsitz ausgestaltete Ausnehmungen können Material des Ventilsitzes bzw. des Ventilgliedes während der Durchführung des Ventilgliedes durch den Ventilsitz aufnehmen und führen so dazu, dass das Ventilglied leichter durch den Ventilsitz hindurchführbar ist. Im Ventilbetrieb haben die Dichtelemente wiederum ihre Ursprungsform angenommen, so dass die Ventilkammer in der gewünschten Art sicher abgedichtet ist.
  • Ebenso kann durch eine chemische Behandlung der dichtenden Oberflächen von Ventilglied und Ventilsitz mit einem Gleitmittel erreicht werden, dass eine während der Durchführung des Ventilgliedes durch den Ventilsitz auftretende Gleitreibung minimiert wird.
  • Das erfindungsgemäße Ventil gestattet im speziellen eine Vormontage der Ventilkammer von Ventilen der in der DE 197 53 575 Al beschriebenen Art: Die Dichtringe, die die Ventilsitze bilden sowie die Distanzhülse, die die eigentliche Ventilkammer aufbaut, können bereits vor der Hubstange in das Ventilgehäuse eingebaut werden.
  • An der Hubstange selbst werden lediglich die Ventilglieder angebracht. Die Ventilglieder werden wie seither an der gewünschten Stelle auf die Hubstange zum Beispiel aufgepresst und gegebenenfalls zur Sicherung zusätzlich mit Material der Hubstange verstemmt. Die Verstemmung bietet eine einfache und zuverlässige Sicherung der Ventilglieder auf der Hubstange. Die so ausserhalb des Ventilgehäuses montierte Hubstange mit den auf ihr befestigten Ventilgliedern kann dann aufgrund der Elastizität des Ventilsitzes beziehungsweise des Ventilgliedes durch die Ventilkammer hindurch in das vormontierte Ventilgehäuse eingesetzt werden.
  • Die Hubstange des erfindungsgemäßen Ventils läßt sich beispielsweise auch aus einem Kunststoff herstellen. Das führt zum einen zu einer Materialkostensenkung und hat zum anderen den Vorteil, dass die Ventilglieder direkt in die Hubstange eingeschweisst werden können, was wiederum eine wesentliche Vereinfachung bei der Montage der Ventile bedeutet.
  • Das erfindungsgemäße Ventil ermöglicht somit eine geänderte, schnellere Montage und hat damit eine verbesserte Qualität und reduzierte Kosten bei der Produktion der Ventile zur Folge.
    • Zeichnung
  • In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert werden.
  • Es zeigen:
    • Figur 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Ventil nach dem ersten Ausführungsbeispiel,
    • Figur 2 eine vergrößerte, ausschnittsweise Darstellung der Figur 1,
    • Figur 3 einen Querschnitt einer alternativen, erfindungsgemäßen Ausführung eines Ventils nach dem zweiten Ausführungsbeispiel,
    • Figur 4 eine erfindungsgemäße Variante in einer vergrößerten, ausschnittsweisen Darstellung der Figur 3 und
    • Figur 5 einen Ausschnitt nach Figur 2 während der Montage des Ventils.
    Beschreibung der Ausführungsbeispiele.
  • Das in Figur 1 und 2 im Querschnitt dargestellte, erfindungsgemäße Ventil 10 besitzt ein Ventilgehäuse 12, das eine Ventilkammer 14 aufweist, in die ein Einlasskanal 16, ein erster Auslasskanal 18 und ein zweiter Auslasskanal 20 führt. Die Ventilkammer 14 ist in das Ventilgehäuse 12 eingesetzt und wird gebildet von einem, dem ersten Auslass 18 zugewandten Ventilsitz 22, - in Figur 1 oder 2 unten - einem dem zweiten Auslasskanal 20 zugewandten Ventilsitz 24 - in Figur 1 oder 2 oben - und einer zwischen diesen beiden Dichtelementen angeordnete Distanzhülse 26, die das eigentliche Volumen der Ventilkammer 14 begrenzt. Die Ventilkammer 14 des Ventils 10 kann somit ausgetauscht und das Ventil 10 damit speziellen Anwendungsfällen leichter angepasst werden. Die Ventilsitze 22 beziehungsweise 24 der Ventilkammer 14 sind in diesem Ausführungsbeispiel aus einem elastisch dehnbaren Material, beispielsweise aus so genannten NBR (Acrylnitril Butadien Kautschuk) gefertigt und haben je eine Ventilöffnung 60 beziehungsweise 62. Die Ventilkammer 14 wird durch eine weitere Distanzhülse 28 im Ventilgehäuse 12 fixiert. Dazu stützt sich die Distanzhülse 28 zum einen am oberen Ventilsitz 24 der Ventilkammer 14 und zum anderen an einer Stützwand 30 ab, die am Ventilgehäuse 12 befestigt ist. Zwischen der Stützwand 30 und der Distanzhülse 28 befindet sich eine Dichtung 32, die in das Ventilgehäuse 12 eingelegt ist. Der Auslasskanal 20, der in die Distanzhülse 28 mündet, ist über ein Ventilglied 38 und dem zugehörigen Ventilsitz 24 mit der Ventilkammer 14 verbunden.
  • Durch die Ventilkammer 14 führt eine Hubstange 34, die das Ventilglied 38 und an ihrem, dem ersten Auslasskanal 18 zugewandten Ende ein zweites Ventilglied 36 - in der Figur 1 oder 2 das untere Ventilglied - trägt. Das Ventilglied 36 wirkt mit dem Ventilsitz 22 der Ventilkammer 14 zusammen und steuert den ersten Auslasskanal 18. Dieser ist beispielsweise geschlossen,- wie in Figur 2 gezeigt - wenn eine Dichtfläche 94 des Ventilgliedes 36 gegen eine Dichtfläche 96 des Ventilsitzes 22 anliegt. Die Ventilglieder 36 und 38 sind in der hier beschriebenen Ausführung des erfindungsgemäßen Ventils 10 aus Kunststoff beziehungsweise aus einem anderen starren Material wie beispielsweise Messing gefertigt. Die Verwendung von Messing für die Ventilglieder 36 und 38 bringt unter anderem eine erhöhte mechanische Stabilität der Ventilglieder mit sich. Zwischen den beiden Ventilsitzen 22 und 24 mündet der Einlasskanal 16 in die Ventilkammer 14.
  • Figur 5 zeigt in einem Ausschnitt nach Figur 2 das Ventilglied 36 des Ventils 10 in einer Zwischenstellung während der Montage. Zur Montage der Ventils 10 wird die Hubstange 34 mit den auf ihr zuvor befestigten Ventilgliedern 36 und 38 durch die, in das Ventilgehäuse 12 eingesetzte Ventilkammer 14 geschoben. Dazu wird das elastische Material der Ventilsitze 22 und 24 durch das starre Ventilglied 36 gedehnt und auseinander gedrückt. Ein spaltförmiger Ausdehnungsbereich 83 zwischen dem Ventilgehäuse 12 und den Ventilsitzen 22 beziehungsweise 24 wird in diesem Ausführungsbeispiel während des Durchdrückens des Ventilgliedes 36 durch die Ventilsitze 22 und 24 geschlossen. Durch die so erweiterten Ventilöffnungen 62 und 60 kann das Ventilglied 36 hindurchgeschoben werden. Nach dem Durchdrücken des Ventilgliedes 36 durch die Ventilsitze 22 und 24 nehmen diese aufgrund ihrer Elastizität wieder ihre Ausgangsform an. Die Ventilglieder 36 beziehungsweise 38 zusammen mit den zugehörigen Ventilsitzen 22 beziehungsweise 24 können dann im Betrieb des Ventils 10 die Ventilkammer 14 in gewünschter Weise abdichten, indem zum Beispiel die Dichtfläche 96 des Ventilsitzes 22 auf der Dichtfläche 94 des Ventilgliedes 36 zu liegen kommt und den ersten Auslasskanal 18 verschließt.
  • Das Ventilglied 36 ist in der erfindungsgemäßen Ausführung des Ventils gegen die Hubstange 34 verstemmt, indem Material 54 der Hubstange 34 gegen das Ventilglied 36 gedrückt ist. Das Ventilglied 36 besitzt - wie im vergrößerten Ausschnitt in der Figur 2 zu erkennen ist - auf der, dem Ventilsitz 22 abgekehrten Seite seines Umfanges eine Schräge 56, die zu einer Schrägen 58 auf der, dem Ventilglied 36 abgekehrten Seite des Ventilsitzes 22 und zu einer Schrägen 59 auf der, dem Ventilglied 36 abgekehrten Seite des Ventilsitzes 24 korrespondiert. Die Schrägen 56, 58 und 59 haben in etwa die gleiche Neigung und gestatten es, dass die Hubstange 34 mit den befestigten Ventilgliedern 36 und 38 bei der Montage leichter durch die Ventilkammer 14 zu führen ist. Geführt von den Schrägen 56, 58 und 59 wird das elastische Material der Ventilsitze 22 und 24 gedehnt und damit auseinander gedrückt, so dass das Ventilglied 36 durch die erweiterten Ventilöffnungen 60 und 62 gedrückt werden kann. Um eine während des Durchdrückens des Ventilgliedes 36 durch die Ventilsitze 22 und 24 auftretende Gleitreibung zu minimieren ist die Oberfläche 84 des Ventilgliedes 36 und die Oberfläche 86 des Ventilsitzes 22 mit einem Gleitmittel versehen.
  • In dem in Figur 1 und Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Ventilöffnung 62 des Ventilsitzes 24 so groß dimensioniert, dass das Ventilglied 36 ohne Kraftaufwendung durch diese Öffnung hindurchgeführt werden kann. Eine solche Konfiguration kann aber nicht immer realisiert werden, so dass in anderen Ausführungen des erfindungsgemäßen Ventils 10 das Ventilglied 36 auch durch den Ventilsitz 24 mit Kraftaufwand gedrückt wird.
  • Das obere Ende der Hubstange 34 ist durch die Dichtung 32, die an der Hubstange 34 anliegt und die Stützwand 30 hindurch aus dem Ventilgehäuse 12 herausgeführt und mündet in ein Spulengehäuse 40.
  • Im Spulengehäuse 40 befindet sich eine elektromagnetische Spule 42 mit Wicklungen 43 auf einem Spulenträger 44 sowie ein Magnetkern 46. Das in das Spulengehäuse geführte Ende der Hubstange 34 trägt einen Anker 48, der fest mit der Hubstange 34 verbunden und zusammen mit dieser in axialer Richtung in einer Ankerführung 50 im Innern der Spule 42 bewegbar ist. Am Anker 48 sind Ventilfedern 52 angebracht, die gegen den Magnetkern 46 der Spule 42 wirken. Der Anker 48 und die darin fixierte Hubstange 34 sind von den Wicklungen 43 der Spule 42 umgeben. Die elektromagnetische Spule 42 bildet in diesem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ventils in Verbindung mit einem durch die Wicklungen 43 der Spule 42 fließenden elektrischen Strom und dem an der Hubstange 34 befestigten Anker einen Aktuator 53, der die Hubstange 34 des Ventils 10 bewegt. Je nach Stromfluss durch die Spule 42 nimmt der Anker 48 in der Ankerführung 50, und damit die am Anker befestigte Hubstange 34 mit den Ventilgliedern 36 und 38 unterschiedliche Schaltpositionen in dem Ventil 10 ein.
  • Das ankerseitige Ende der Hubstange 34 und die, dieses Ende umgebende Spule 42 sind durch das Spulengehäuse 40 nach aussen gesichert. Das Spulengehäuse 40 ist über die Stützwand 30 am Ventilgehäuse 12 befestigt.
  • Figur 3 zeigt eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils im Querschnitt.
  • Bei dem im wesentlichen funktionsgleichen Ventil 110 handelt es sich ebenfalls um ein Magnetventil mit einem Einlasskanal 116, einem ersten Auslasskanal 118 und einem zweiten Auslasskanal 120, die über eine Ventilkammer 114 im Ventilgehäuse 112 verbunden sind. Im Gegensatz zu der in Figur 1 und 2 dargestellten, möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils 10 sind in diesem Beispiel die Wände 188 der Ventilkammer 114 einschließlich der Ventilsitze 122 und 124 einstückig aus einem starren Material - hier Kunststoff - hergestellt.
  • Eine in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls aus Kunststoff bestehende Hubstange 134 weist ausserhalb der Ventilkammer 114 im Bereich des Auslasskanals 120 eine tellerförmige Aufweitung 168 auf, die einen elastischen Dichtring 170 trägt. Der Dichtring 170 ist zwischen der tellerförmigen Aufweitung 168 der Hubstange 134 und einem Distanzstück 172, das ebenfalls an der Hubstange 134 befestigt ist, eingeklemmt. Die tellerförmige Aufweitung 168, der Dichtring 170 und das Distanzstück 172 bilden das Ventilglied 138 des zweiten Auslasskanals 120 in dieser erfindungsgemäßen Ausführung des Ventils 110.
  • Das dem ersten Auslasskanal 118 zugewandte Ende der Hubstange 134 trägt ein Dichtglied 174, das aus einem elastischen Material gefertigt sein kann, in diesem Ausführungsbeispiel ist es so genanntes FKM (Fluorkohlenstoff-Kautschuk). Aber auch die Verwendung eines starren Kunststoffmaterials ist möglich. Das Dichtglied 174 ist über ein Kopfstück 176 federnd mit der Hubstange 134 verbunden. Dazu ist das Dichtglied 174 an einem Ende - in Figur 4: dem unteren Ende - fest mit dem Kopfstück 176 der Hubstange 134 verbunden, nicht jedoch mit der Hubstange 134 selbst. Das um die Hubstange umgreifende Dichtglied 174 ist in radialer Richtung zur Hubstange 134 beweglich und wird in dieser Richtung von einem um die Hubstange 134 herum verlaufenden Kragen 178 gesichert. Das Dichtglied 174, der umlaufende Kragen 178 und das Kopfstück 176 bilden in diesem Ausführungsbeispiel das Ventilglied 136.
  • Das Ventilglied 136 weist auf seiner, der Ventilkammer 114 abgewandten Seite ebenfalls eine Schräge 156 relativ zur Achse der Hubstange 134 auf, die zu einer Schrägen 158 des Ventilsitzes 122 auf der, dem Ventilglied 136 abgekehrten Seite und zu einer Schrägen 159 auf der, der Ventilkammer 114 abgekehrten Seite des Ventilsitzes 124 korrespondiert. Die Schrägen 156, 158 und 159 haben in etwa die gleiche Neigung. Der Ventilsitz 122 wird in diesem Ausführungsbeispiel gebildet durch eine Verengung des Durchmessers der Ventilkammer 114 an der, dem ersten Auslasskanal 118 zugewandten Seite der Ventilkammer 114.
  • Bei der Montage des Ventils 110 wird die Hubstange 134 mit den montierten Ventilgliedern 136 und 138 durch die starren Ventilsitze 122 und 124 der Ventilkammer 114 geschoben. Die Form des Dichtgliedes 174 ist so gestaltet, dass es federnd zusammengedrückt werden kann bis es an der Hubstange 134 anliegt und so seine radiale Ausdehnung reduziert hat. Dabei wird das Dichtglied 174 - geführt von den korrespondierenden Schrägen 156, 158 und 159 - in die Ausnehmung 182 zwischen dem Kopfstück 176 und dem umlaufenden Kragen 178 der Hubstange 134 gedrückt. Ein Gleitmittel auf den korrespondierenden Schrägen 156, 158 und 159 erleichtert auch hier das Durchdrücken des Ventilgliedes 136 durch die im Ausführungsbeispiel starren Ventilsitze 122 und 124. Nach dem Durchdrücken des Ventilglieds 136 spreizt sich das Dichtglied 174 wieder von der Hubstange 134 ab und dichtet zusammen mit dem Ventilsitz 122 die auslassseitige Öffnung 162 der Ventilkammer 114 ab. In diesem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ventils 110 wird die notwendige Elastizität der Dichtelemente also im wesentlichen durch die elastische Form des Ventilgliedes 136 bestimmt.
  • Eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Ventils 110 ist ausschnittweise in Figur 4 dargestellt. Gezeigt ist ein Teil des Ventilgehäuses 112 mit der Ventilkammer 114 und dem Ventilsitz 122. Der Ventilsitz 122 besitzt wiederum eine Schräge 158 relativ zur Achse der Hubstange an seiner, einem Ventilglied 236 abgewandten Seite, die zu einer Schrägen 255 am Ventilglied 236 auf der, dem Ventilsitz 122 abgewandten Seite korrespondiert. Die Hubstange 134 trägt in diesem Ausführungsbeispiel ein Dichtglied 74 und an seinem, dem Dichtglied 74 zugewandten Ende ein Kopfstück 76. Das Dichtglied 74 ist an seinem einen Ende - dem unteren Ende in der Figur 4 - an der Hubstange 134 und dem Kopfstück 76 derart befestigt, dass das Dichtglied 74 federnd zusammengedrückt werden kann und sich, geführt von einem auf der Hubstange 134 verlaufenden Kragen 78 an die Hubstange 134 anschmiegt. Das Dichtglied 74, der umlaufende Kragen 78 und das Kopfstück 76 bilden in diesem Ausführungsbeispiel das Ventilglied 236.
  • Bei der Montage dieser Variante des Ventils 110 wird die Hubstange 134 wiederum mit den bereits vormontierten Ventilgliedern 236 und 138 - letzteres ist in Figur 4 nicht zu sehen - durch die Ventilsitze 122 und 124 der Ventilkammer 114 geschoben. Die Form und das Material des Dichtgliedes 74 sind so gewählt, dass das Dichtglied 74 beim Durchdrücken des Ventilgliedes 236 durch die in diesem Ausführungsbeispiel starren Ventilsitze 122 und 124 elastisch zusammengedrückt wird und sich zusätzlich federnd an die Hubstange 134 anlegt. Dabei wird das Dichtglied 74, geführt von den korrespondierenden Schrägen 256, 158 und 159 in die Ausnehmung 82 zwischen dem Kopfstück 76 und dem umlaufenden Kragen 78 des Ventilgliedes 236 gedrückt. Ein Gleitmittel auf den korrespondierenden Schrägen 256, 158 und 159 erleichtert auch hier das Durchdrücken des Ventilgliedes 236 durch die starren Ventilsitze 122 und 124. Nach dem Durchdrücken nimmt das Dichtglied 74 im Ventilglied 236 seine ursprüngliche Form und Lage wieder ein und kann mit seiner Dichtfläche 294 gegen die Dichtfläche 296 des Ventilsitzes 122 gezogen werden. In diesem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ventils 110 wird die notwendige Elastizität der Dichtelemente also sowohl durch die Form als auch durch das Material des Ventilgliedes 236 bestimmt.
  • Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele eines elektromagnetischen Ventils mit zwei Ventilgliedern beschränkt.
  • Sie lässt sich ebenso vorteilhaft auch bei einem Ventil verwirklichen, das nur einen Auslasskanal besitzt und somit auch nur ein Ventilglied auf der Hubstange trägt. Ebenso ist das erfindungsgemäße Ventil nicht an die Verwendung eines elektromagnetischen Aktuators gebunden. Das Ventilgehäuse wiederum bedarf keiner speziellen Ventilkammer. Vielmehr kann diese auch durch das Ventilgehäuse selbst gebildet werden.
  • Das erfindungsgemäße Ventil ist nicht beschränkt auf die Verwendung, der in den Ausführungsbeispielen aufgezählten elastischen Materialien. Mögliche Materialien für die Dichtelemente sind u.a.:
    • Acrylnitril Butadien Kautschuk (NBR),
    • Hydrierter Acrylnitril Butadien Kautschuk (HNBR),
    • Hydrierter Acrylnitril Butadien Kautschuk unter Zugabe von PTFE zur Reduzierung der Reibung (HNBR+PTFE),
    • Fluorkohlenstoff-Kautschik (FKM) sowie Ethylen-Propylen-Kautschuk unter Verwendung eines Gleitmittels (EPDM+Gleitmittel).

Claims (14)

  1. Ventil (10,110) mit einer Ventilkammer (14,114), mit davon abzweigend mindestens einem Einlass- (16,116) und einem Auslasskanal (18,118), mit einer bewegbaren Hubstange (34,134), deren eines Ende in einen Aktuator (53) mündet, sowie mit mindestens einem auf der Hubstange (34,134) befestigten Ventilglied (36,136,236), und mit mindestens einem, mit dem Ventilglied (36,136,236) zusammenwirkenden Ventilsitz (22,122), dadurch gekennzeichnet, dass Ventilsitz (22,122) und / oder Ventilglied (36,136,236) elastisch verformbar sind, und dass die Elastizität von Ventilsitz (22,122) und / oder Ventilglied (36,136,236) mindestens so groß ist, dass das Ventilglied (36,136,236) unter, insbesondere äusserer Krafteinwirkung durch den Ventilsitz (22,122) durchschiebbar ist und anschließend der Ventilsitz (36,136,236) und das Ventilglied (22,122) wieder in ihren Ausgangszustand zurückkehren.
  2. Ventil (10,110) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Ventilsitz (22,122) und das zugehörige mindestens eine Ventilglied (36,136,236) eine Schräge (58,158 und 56,156,256) relativ zur Achse der Hubstange (34,134) aufweisen, die zueinander korrespondieren.
  3. Ventil (10,110) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastizität des Ventilsitzes (22,122) und / oder des Ventilgliedes (36,136,236) durch die elastischen Eigenschaften des verwendeten Materials und / oder durch die speziell gestaltete Form des Ventilsitzes (22,122) und / oder des Ventilgliedes (36,136,236) erzeugt ist.
  4. Ventil (10,110) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich Ausnehmungen (82,182) im Ventilsitz (22,122) und /oder im Ventilglied (36,136,236) befinden, die elastisches Material des Ventilsitzes (22,122) und / oder des Ventilgliedes (36,136,236) während der Durchführung des Ventilgliedes (36,136,236) durch den Ventilsitz (22,122) aufnehmen können.
  5. Ventil (10,110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen (86,186 und 84,184) des Ventilsitzes (22,122) und / oder des Ventilgliedes (36,136,236) mit einem Gleitmittel behandelt sind, das eine Gleitreibung, die während der Durchführung des Ventilgliedes (36,136,236) durch den Ventilsitz (22,122) auftritt, vermindert.
  6. Ventil (10,110) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Ventilglied (36,136,236) des Ventils (10,110) an der Hubstange (34,134) verstemmt ist.
  7. Ventil (10,110) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der, dem mindestens einen Ventilsitz (22,122) gegenüberliegenden Seite des mindestens einen Ventilgliedes (36,136,236), ein zweites Ventilglied (38,128) auf der Hubstange (34,134) angebracht ist.
  8. Ventil (10,110) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ventilglied (38,138) und der zu diesem zweiten Ventilglied (38,138) gehörige Ventilsitz (24,124) ebenfalls derartig elastisch verformbar sind, dass beide Ventilglieder (36,136 und 38,138) durch die Ventilsitze (22,122 und 24,124) mit insbesondere äusserem Kraftaufwand durchschiebbar sind.
  9. Ventil (10,110) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Ventilkammer (14,114) des Ventils (10,110) ein zweiter Auslasskanal (20,120) mit zugehörigem Ventilsitz (24,124) und Ventilglied (38,138) abzweigt.
  10. Ventil (10,110) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil einen magnetischen Aktuator (53) besitzt.
  11. Ventil (10,110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubstange (34,134) aus Kunststoff gefertigt ist.
  12. Ventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilglieder (36,136 und 38,138) in die Hubstange (34,134) direkt eingeschweisst sind.
  13. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilkammer (14,114) einstückig ausgefertigt ist.
  14. Ventil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (10,110) zur wasserseitigen Steuerung des Kreislaufes einer Heiz- oder Kühlanlage gehört.
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